變電站繼電保護(hù)二次回路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及線(xiàn)路故障分析

陳希杰

四川蜀能電力有限公司電網(wǎng)運(yùn)維分公司 四川成都 610000

繼電保護(hù)是保障變電站安全性和穩(wěn)定性提升的重要設(shè)備，其對(duì)于當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。隨著近些年我國(guó)電力技術(shù)的不斷發(fā)展，大多數(shù)變電站在開(kāi)展繼電保護(hù)過(guò)程中都會(huì)采用二次回路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)其保護(hù)效果的提高。但是，在實(shí)際開(kāi)展工作過(guò)程，往往會(huì)由于二次回路存在故障導(dǎo)致其保護(hù)效果下降。因此，在實(shí)際開(kāi)展工作過(guò)程中必須加強(qiáng)對(duì)二次回路故障的排查，從而保證變電站繼電保護(hù)工作能夠切實(shí)發(fā)揮效果?；诖?，為了保證變電站正常作業(yè)，提出了二次回路線(xiàn)路作業(yè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷研究，進(jìn)而高效發(fā)揮繼電保護(hù)的效用，使變電站得以平穩(wěn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 加強(qiáng)變電站繼電保護(hù)二次回路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)重要意義

繼電保護(hù)是當(dāng)前電力系統(tǒng)為了保證變電站運(yùn)行穩(wěn)定性而采取的重要保障措施，該裝置在加裝以后，如果變電站運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異?；蚬收?，就可以對(duì)其立即作出反應(yīng)，釋放警報(bào)信號(hào)，同時(shí)隔離已經(jīng)發(fā)生故障的部分，避免造成更為嚴(yán)重的損失。二次回路是當(dāng)前變電站繼電保護(hù)應(yīng)用較為普遍的一種信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)，其主要作用是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障信號(hào)的傳輸，因此二次回路的運(yùn)行穩(wěn)定性會(huì)直接關(guān)系到繼電保護(hù)的效果[1]。變電站繼電保護(hù)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的故障種類(lèi)較多，其中較為常見(jiàn)的是短路、斷路以及接觸不良等情況。這些情況的存在很大程度上會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)無(wú)法發(fā)揮作用，最終影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成供電穩(wěn)定性下降。因此，積極開(kāi)展變電站繼電保護(hù)二次回路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)對(duì)于當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。

2 變電站繼電保護(hù)二次回路特征研究

變電站繼電保護(hù)二次回路是電力系統(tǒng)在長(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的重要保護(hù)裝置。該裝置在使用過(guò)程中有效地實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性的進(jìn)一步優(yōu)化，在實(shí)際使用過(guò)程中獲得了良好的使用效果。其重要性和效果使得其在近些年的研究過(guò)程中受到了人們的廣泛重視。該裝置雖然在實(shí)際使用過(guò)程中可以獲得良好的效果，但是往往會(huì)由于缺乏有效的檢修而出現(xiàn)各種問(wèn)題，造成其穩(wěn)定性下降，影響其使用效果。要實(shí)現(xiàn)這些問(wèn)題的解決，就必須充分了解其特征。

變電站繼電保護(hù)二次回路在長(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中逐漸形成了相對(duì)完備的系統(tǒng)，因此其具有較為明顯的特征性。通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)，其特征主要包括以下幾點(diǎn)：首先，具有較強(qiáng)的多樣性。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，變電站繼電保護(hù)二次回路在結(jié)構(gòu)上較為多樣化。雖然從整體而言，其主要包含有繼電保護(hù)、開(kāi)關(guān)、電源等基本裝置，但是由于其需要保護(hù)的內(nèi)容不同，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中往往需要加裝不同的部件。這些加裝的部件雖然在一定程度上有效地滿(mǎn)足了保障繼電保護(hù)穩(wěn)定性的實(shí)際需求，但是其復(fù)雜性也在不斷升高。尤其是對(duì)于檢修工作而言，其工作量和工作難度也有了極大地提升[2]。其次，具有較強(qiáng)的綜合性。該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，需要多個(gè)組成部分協(xié)調(diào)配合才能獲得良好的效果。技術(shù)的進(jìn)步使得當(dāng)前我國(guó)使用的變電站復(fù)雜性較強(qiáng)，變電站繼電保護(hù)二次回路要真正實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)行效果，就必須強(qiáng)化不同部分之間的協(xié)調(diào)配合。因此，在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中必須充分考慮到其綜合性，才能達(dá)到預(yù)期的效果。

3 變電站二次回路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及線(xiàn)路故障診斷系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要由調(diào)度控制中心、繼電保護(hù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)保溫記錄分析裝置、防火墻、保護(hù)設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)診斷裝置組成。如圖1所示為系統(tǒng)總結(jié)結(jié)構(gòu)。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

繼電保護(hù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)向智能終端發(fā)出信息采集命令后，調(diào)度端開(kāi)始對(duì)變電站二次回路作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行信息采集操作。采集的信息經(jīng)過(guò)交換機(jī)傳輸至網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置，在此裝置作用下，對(duì)線(xiàn)路作業(yè)信息進(jìn)行處理，以便診斷線(xiàn)路作業(yè)狀態(tài)[3]。而后立即向監(jiān)測(cè)診斷裝置發(fā)送消息，判斷二次回路當(dāng)前是否異常，如果發(fā)生異常，開(kāi)啟設(shè)備保護(hù)模式，進(jìn)一步分析二次回路異常具體位置，并根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的線(xiàn)路異常歷史信息進(jìn)行診斷生成線(xiàn)路故障問(wèn)題，并給出一些處理對(duì)策。如果未能在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)到此類(lèi)故障信息，那么，在操作界面上顯示“未找到此類(lèi)故障信息，請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)勘查解決。”

4 二次回路線(xiàn)路故障診斷

4.1 故障診斷基本原理

（1）SV/GOOSE鏈路診斷基本原理。此故障診斷方法以是否接收到SV信號(hào)和GOOSE信號(hào)作為故障診斷依據(jù)，如果在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)尚未收到這些信息，則認(rèn)為當(dāng)前線(xiàn)路發(fā)生異常，此部分信息會(huì)形成警告報(bào)文，發(fā)送至報(bào)文記錄裝置，而后對(duì)信息進(jìn)行處理，得到詳細(xì)的故障診斷結(jié)果。對(duì)于直采回路的故障診斷，SV端口與之不同，加大了鏈路對(duì)比分析難度，對(duì)此情況，采取預(yù)先配置處理，將線(xiàn)路可能發(fā)生故障的所有可能性一一列出。與此同時(shí)，分析其他二次回路作業(yè)狀態(tài)，分析可能出現(xiàn)故障的概率。關(guān)于故障的具體定位，需要將這些信息發(fā)送至幾點(diǎn)保護(hù)裝置，發(fā)出警告后，由系統(tǒng)管理員采用排除法確定故障位置。

（2）交流回路狀態(tài)診斷基本原理。采用雙AD采樣方法采集交流回路作業(yè)狀態(tài)信息，利用MMS計(jì)算采樣值差異性相關(guān)數(shù)據(jù)，得到采樣值相對(duì)誤差計(jì)算結(jié)果。如果相對(duì)誤差超過(guò)了規(guī)定范圍，則認(rèn)為線(xiàn)路當(dāng)前作業(yè)異常，并發(fā)出線(xiàn)路警告信息。如果未出現(xiàn)誤差，或者誤差計(jì)算數(shù)值在允許范圍內(nèi)，則認(rèn)為交流回路并無(wú)異常。本系統(tǒng)采用采樣值對(duì)比和差流對(duì)比方式，以設(shè)定的閾值作為標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確診斷回路作業(yè)狀態(tài)。

4.2 保護(hù)動(dòng)作診斷原理

為了充分發(fā)揮保護(hù)線(xiàn)路功效，需要保證保護(hù)裝置的保護(hù)動(dòng)作始終處于正常作業(yè)狀態(tài)。所以，在診斷二次回路作業(yè)是否異常的同時(shí)，還需要診斷保護(hù)動(dòng)作。本系統(tǒng)采用綜合分析法，對(duì)線(xiàn)路保護(hù)裝置動(dòng)作診斷進(jìn)行研究。其中，校驗(yàn)指標(biāo)有3個(gè)，分別是保護(hù)出口時(shí)間差、裝置整組時(shí)間特性、動(dòng)作元件一致性，分別對(duì)這3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)，而后設(shè)定權(quán)重，根據(jù)指標(biāo)對(duì)保護(hù)裝置作業(yè)的影響大小，給出綜合判斷，從而最終確定當(dāng)前保護(hù)動(dòng)作是否發(fā)生故障。例如，某二次線(xiàn)路發(fā)生故障，其對(duì)多個(gè)支路的運(yùn)行有所影響，而當(dāng)前保護(hù)動(dòng)作無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)作業(yè)，選擇影響較大的支路進(jìn)行保護(hù)，此方案不會(huì)對(duì)線(xiàn)路的繼續(xù)運(yùn)行造成影響，則判定當(dāng)前保護(hù)動(dòng)作無(wú)故障[4]。

5 加強(qiáng)變電站繼電保護(hù)二次回路故障檢修措施

（1）積極強(qiáng)化接線(xiàn)故障排查工作。接線(xiàn)故障是當(dāng)前變電站繼電保護(hù)二次回路故障中較為常見(jiàn)的種類(lèi)。為了避免這一故障對(duì)繼電保護(hù)造成影響，在實(shí)際開(kāi)展工作過(guò)程中必須加強(qiáng)線(xiàn)路排查工作。在進(jìn)行實(shí)際工作過(guò)程中，一方面要強(qiáng)化重點(diǎn)線(xiàn)路的排查工作，參照變電站繼電保護(hù)二次回路的設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)其中涉及到的線(xiàn)路連接和相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)檢查，尤其是熔斷器、閘刀等容易出現(xiàn)故障的部分，要進(jìn)行進(jìn)一步的排查，確保其連接緊密，不存在松動(dòng)和接觸不良等情況。其次，在實(shí)際開(kāi)展工作之前要對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行測(cè)試工作，尤其要關(guān)注不同電氣元件之間的銜接情況，將獲取到的相關(guān)信息同以往的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較，在實(shí)際運(yùn)行之前就對(duì)其中的異常情況進(jìn)行了解，從而及時(shí)采取有效措施，降低故障的發(fā)生概率。

（2）優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的平穩(wěn)與否直接關(guān)乎二次回路能否正常運(yùn)行。在二次回路運(yùn)行時(shí)，要有意識(shí)地查看各類(lèi)設(shè)備元件的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于運(yùn)行狀態(tài)明顯不正常的問(wèn)題元件，不能存在僥幸心理，不能大意放過(guò)，代之以系統(tǒng)嚴(yán)格地查看各類(lèi)設(shè)備元件，對(duì)于那些已經(jīng)受損或者肉眼察覺(jué)到的有磨損痕跡的元件，要果斷予以淘汰、按時(shí)更換，確保各類(lèi)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不失協(xié)調(diào)性。除此以外，技術(shù)操作人員要查看元件的觸點(diǎn)，提升接線(xiàn)的精確性，方能確保其中的機(jī)械設(shè)備的安全性和可靠性始終處于“在線(xiàn)”狀態(tài)。

（3）完善繼電保護(hù)負(fù)載檢修。在變電站繼電保護(hù)二次回路運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)電流的互感器負(fù)載做好控制，確保電流的互感器勵(lì)磁電流小于額定值。因此，在工作人員對(duì)其進(jìn)行檢修時(shí)，如果遭遇了此類(lèi)問(wèn)題，就需要適當(dāng)?shù)亟档?。目前，針?duì)負(fù)載檢修作業(yè)，大都會(huì)采用線(xiàn)路電阻降低和電流互感器勵(lì)磁電流降低等方法，但過(guò)程中也需要對(duì)電流互感器的狀態(tài)做好監(jiān)督工作，把握其當(dāng)下真實(shí)狀態(tài)，以免發(fā)生損失和事故。由此可見(jiàn)，負(fù)載檢修作為變電站繼電保護(hù)二次回路保護(hù)工作中的重點(diǎn)，還需要在準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持下來(lái)展開(kāi)[5]。

（4）強(qiáng)化二次回路質(zhì)量審查。由于變電站繼電保護(hù)二次回路內(nèi)部結(jié)構(gòu)大都具有較大的復(fù)雜性，這便使得其內(nèi)部部件的質(zhì)量往往決定了整個(gè)變電站繼電保護(hù)二次回路的質(zhì)量。因此質(zhì)量檢查成為工作重點(diǎn)。其中，尤其是對(duì)電流互感器的選擇，要始終明確電力系統(tǒng)和繼電保護(hù)二次回路運(yùn)行的需求，以實(shí)際需求為標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)可采用帶小縫隙而剩磁減少的電流互感器為主。由于該類(lèi)互感器在實(shí)際運(yùn)行中往往很難實(shí)現(xiàn)電流飽和，這便在極大程度上降低了事故的發(fā)生概率，更容易滿(mǎn)足質(zhì)量審查的要求。

（5）二次回路保護(hù)電流檢查。通過(guò)負(fù)載檢查可以得出，在繼電保護(hù)二次回路運(yùn)行中，針對(duì)電流的控制是十分嚴(yán)苛的，因此就需要企業(yè)在正式應(yīng)用保護(hù)系統(tǒng)前，做好電流互感器的篩選和安裝，確保實(shí)際的電流數(shù)據(jù)能夠維持在可控的合理范圍內(nèi)，避免因?yàn)殡娏鳈z查的不到位或者是電流控制的不到位而引發(fā)的一系列問(wèn)題，給變電站繼電保護(hù)二次回路造成損害。

（6）二次回路保護(hù)維護(hù)檢查。在實(shí)際運(yùn)行中，如果變電站繼電保護(hù)二次回路的保護(hù)措施出現(xiàn)了突然性的失效或者是緊急故障，便需要派遣專(zhuān)業(yè)人員前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，并協(xié)同監(jiān)督人員對(duì)處理的全過(guò)程和變電站繼電保護(hù)二次回路的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄，以此來(lái)進(jìn)行問(wèn)題的整理，以及處理方法的整理，為后續(xù)的工作展開(kāi)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，并形成應(yīng)急處理方法，減少后續(xù)問(wèn)題的發(fā)生，保證電力系統(tǒng)和繼電保護(hù)二次回路的長(zhǎng)久安全穩(wěn)定運(yùn)行[6]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，繼電保護(hù)是保障變電站正常運(yùn)行重要基礎(chǔ)，因此在實(shí)際開(kāi)展工作過(guò)程中必須充分意識(shí)到故障監(jiān)測(cè)工作重要性。通過(guò)故障監(jiān)測(cè)，可以有效避免二次回路中出現(xiàn)故障誤報(bào)等情況，使得其可信度得到有效提升。同時(shí)，為了改善當(dāng)前我國(guó)變電站繼電保護(hù)二次回路故障監(jiān)測(cè)工作中存在的問(wèn)題，必須依據(jù)實(shí)際情況，積極采用各種故障檢修技術(shù)，強(qiáng)化故障處理效果，從而保證變電站繼電保護(hù)二次回路在實(shí)際開(kāi)展工作過(guò)程中能夠充分發(fā)揮作用，真正起到良好的保護(hù)效果，為電力系統(tǒng)正常運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。